Allgemeines zur Tektonik

Allgemeines zur Tektonik

Bewegung der Erdkruste:

Die Erdoberfläche ist nicht starr und unbeweglich, sondern dynamisch und bewegt. Oben liegen jüngere Schichten, unten ältere. Die Erde wurde früher und wird heute noch geformt. Dabei wirken zwei Kräfte:

- endogene Kräfte: Sie wirken im Erdinnneren und aus dem Erdinneren heraus. Sie verursachen die Bewegung und Hebung der Erdkrustenstücke und sie sind auch für die Bildung der Faltengebirge verantwortlich. Sie führen über lange Zeiträume hinweg dazu, dass sich große Teile der Erdkruste verbiegen, und sie sind Urheber von Erdbeben und Vulkanismus. (Senkung, Verfestigung, Faltung, Umformung, Hebung) · exogene Kräfte: Exogene Kräfte (Wasser, Eis, Wind) wirken von außen auf die Erdoberfläche ein. Sie können Gesteine verändern und sind für geomorphologischen Prozess verantwortlich. Sie beruhen auf der Wirkung der Schwerkraft und den aus Sonnenstrahlen entstehenden Energien. (Verwitterung, Abtragung, Transport, Ablagerung)

Im Falle des Grand Canyon haben vor allem die Erosionskraft des Wassers und die Niederschläge (Nordseite höher = mehr Niederschläge) dazu beigetragen, dass der Canyon entstanden ist.

Kreislauf der Gesteine:

Aus dem Erdinneren dringendes Magma, das sich abkühlt, ist das Ausgangsmaterial der Erstarrungsgesteine (Magmatite). Je langsamer das Magma erkaltet, desto besser sind die Kristalle ausgebildet. Man unterscheidet bei den Magmatiten zwischen denen, die in der Tiefe fest werden (Plutonite, wie Granit) und denen, die an der Oberfläche fest werden (Ergusgesteine, Vulkanite, wie Basalt).

An der Erdoberfläche sind die Gesteine den exogenen Kräften ausgesetzt, werden zerkleinert, transportiert und in Seen oder Senken abgelagert. Dort können diese Sedimente verfestigt werden (Sedimentiten) und wieder in den gleichen exogenen Kreislauf kommen, oder sie können, ebenso wie die Magmatite, im Zuge der Erdkrustenbewegung abtauchen, aufgeschmolzen werden oder durch Druck und Temperatur umgeformt werden (Metamorphose). Sie sind also sowohl den exogenen, wie auch den endogenen Kräften ausgesetzt.

Schalenbau der Erde:

Der Schalenbau der Erde kann durch seismische Wellen, deren Richtung sich je nach Material ändert, analysiert werden. Es fällt auch auf das Diskontinuitäten (Geschwindigkeits-- und Richtungsänderung) an den Schalengrenzen auftreten. Der Schalenbau besteht aus mehren Teilen:

- Innerer Kern: Er liegt in mehr als 5000 km Tiefe. Von ihm geht das irdische Magnetfeld aus, das er ständig neu erzeugt. Dieses Feld hat sich im Laufe der Erdgeschichte oft umgepolt. Der Kern ist außerdem Urheber der Erdwärme und damit auch der Erdkrustenbewegung. Bis zu einen Abstand von 1200 - 1300 km ist der Kern fest. Es ist womöglich eine riesige Kugel aus reinem Eisen. Sie wächst ständig weiter, weil sich Eisen aus dem flüssigen Teil anlagert und fest wird. Dies vollzieht trotz einer Temperatur von 4000° - 5000°. Der Druck von über 3 Mio. Atü lässt dies zu. Dabei wird ständig Wärme frei, die der Ursacher für die Konvektionsströme sein könnte. Der Kern ist ein sehr guter Wärmeleiter.

- Mantel/Kruste: Im Gegensatz zum Kern, ist das Material des Mantels kein guter Wärmeleiter. Die Astenosphäre (Schwächezone unter der Litosphäre) mit der plastischen Zone des oberen Mantels kann Wärme durch Konvektionsströme, die zur Durchmischung des gesamten Mantelmaterials beitragen, transportieren. Sie ist gleichzeitig Gleitschicht für die Litosphäre, die feste Schale der Erde aus kontinentaler Kruste (25 - 70 km dick) und ozeanischer Kruste (6 km dick).

Der Druck der verschiedenen Schichten steigt von der kontinentalen Kruste (2,8) über die ozeanische Kruste (3,0) bis zum inneren Kern (3600) stark an. Das gleiche ist bei der Temperatur und der Dichte zu beobachten. Die geotermische Tiefenstufe ist die Zahl der Meter in der die Temperatur in - die Tiefe gesehen - um ein Grad zunimmt.

Entstehung der Kontinente:

Früh fiel es auf, dass die Küstenlinien von Südamerika und Afrika gut ineinander passen. Im Jahre 1912 kam dem deutschen Wissenschaftler Alfred Wegener die Idee der Kontinentalverschiebung. Wegener nahm an, dass bis vor etwa 300 Millionen Jahren ein einziger Urkontinent (Godwanaland) bestand, welcher dann in mehreren Phasen auseinander brach. Wegener nahm zur Begründung seiner Theorie vor allem Erkenntnisse aus anderen Wissenschaften zur Hilfe, wie zum Beispiel die Fossilengleichheit auf beiden Seiten der Ozeane. Erst die intensive Erkundung des Meeresboden (Jaques Cousteau) hat wesentliche Punkte Wegeners "belächelten" Theorie bestätigt. Neue Forschungen basierend auf Wegeners Theorie führten zur Entwicklung einer neuen Idee:

Der Plattentektonik! Diese Theorie kann die vielen tektonischen Vorgänge (Tektonik = Lehre vom Bau und von der Bewegung der Erdkruste), wie Erdbeben und Vulkanismus erklären. Sie geht davon aus, dass die dünne ozeanische Schicht und die mächtigere kontinentale Kruste zusammen mit dem obersten Teil des Erdmantels bis zu etwa 100 km Tiefe eine starre Einheit, die Litosphäre, bilden. Die Kruste ist aus zahlreichen Platten aufgebaut, die sich auf den halbplastischen Schichten des Erdmantels langsam bewegen können. Der Motor für diese Bewegung wird in den Konvektionsströmen gesehen. An den Plattengrenzen spielen sich alle wesentlichen Vorgänge der Dynamik der Erde ab. Es gibt drei Arten von Plattengrenzen:

- konstruktive Platteng renzen: Die Plattengrenzen bewegen sich voneinander weg.

Auffälligste Zeugen sind zahlreiche Vulkane, Erdbeben und Geysire. Schön zu beobachten ist dies am mittelozeanischen Rücken. es handelt sich dabei um ein riesiges untermeerisches Gebirge, das sich vo m europ. Nordmeer bis in den Südatlantik erstreckt. Im Scheitelpunkt des Gebirges stellte man schluchtartige Grabensysteme (Rift Valleys) mit aufgewölbten Rändern fest. Es wird an diesen Stellen überdurchschnittlich viel Wärme durch die Erdkruste abgegeben (Gesteine mit höherer dichte, Wärmefluß). Die zentralen Teile der Rücken sind aus Vulkaniten (schnell erkalteter Magma). Das Alter dieser Vulkanite ist im Scheitelpunkt am geringsten und gegen die Kontinente am höchsten. Wie ist das zu deuten? Ständig aus der Tiefe des Ozeanbodens Magma wird angeschweißt und vergrößert so die beiderseits des Scheitels liegenden Platten. Dadurch entfernen sich die Kontinente als Teile der Platten. Man spricht von sea- floor spreading. Wichtiger Beweis für dieses sea- floor spreading waren geomagnetische Messungen, da sich beim Abkühlen von die magnetisierbaren Materialien nach dem magnetischen Feld der Erde, das sich oft verändert, ausrichten. Dadurch ergibt sich eine Spiegelachse. Die Geschwindigkeit des Auseinderdriftens der Platten beträgt im Atlantik zum Beispiel 5 cm pro Jahr.

- destruktive Plattengrenzen: Die Platten bewegen sich aufeinander zu. Es muß einen Ausgleich zur konstruktiven Plattengrenze geben, da sich sonst de Erdoberfläche ständig vergrößern müßte. Es gibt daher die sogenannte Verschluckung, die sich Subduktionszonen vollzieht. Charakteristisch für diese Zonen sind Faltengebirge bzw. Inselbögen, denen ausgedehnt Tiefseegräben vorgelagert sind. Außerdem zählen sie Subduktionszonen zu den vulkanisch und seismisch aktivsten Bereichen der Welt. Man nimmt an, dass beim Zusammenstoß von Platten die spezifisch schwerere (meist ozeanische) schräg in die Tiefe gedrängt wird. Das abtauchende Material gelangt in den Tiefen unter im höheren Druck und höheren Temperaturen. Es schmilzt. Ein Teil der Schmelze kann in Spalten wieder nach oben kommen (Erklärung für Vulkanismus in diesem Gebiet). Die Subduktion ist auch die Ursache für die Faltengebirge. Die Kollisionsvorgänge führten dazu, dass Gesteinspakete oder Sediment schichten zusammengedrückt, gefaltet und übereinander geschoben und als neu entstandenes Gebirge dem Kontinent angefügt wurden.

- konservative Plattengrenzen: Die Platten bewegen sich aneinander vorbei. Diese Bewegung ist materialneutral. Horizontalverschiebungen (transform faults) findet man vor allem im Bereich des ozeanischen Rückens. Sie bieten günstige Voraussetzungen für Erdbeben, denn die Bewegung der aneinander vorbeigleitenden Platten ist nicht fließend und gleichmäßig, sondern wegen Reibungswiderständen ruckartig.

Manche Sachen sind aber durch diese Plattentektonik nicht zu erklären. Auf Hawaii treten Vulkane nicht an Plattengrenzen auf, sondern nahezu in der Mitte einen Platte. Dies versucht man durch eine festliegende hot-spots Reihe zu erklären. Dies ist ein aus dem Mantel aufsteigender Konvektionsstrom. Er brennt sich durch die Erdkruste hindurch und lässt so gewaltige Vulkane entstehen.

Vulkanismus:

Vulkane sind sehr vielfältig, dies erklärt sich durch den Unterschied in der Art der Eruptio n und der Förderung. Von besonderer Bedeutung ist vor allem auch der Chemismus der Lava.

- roter Vulkanismus: Die basischen Laven, die zwischen 40 % und 52 % Kieselsäure enthalten, werden bei etwa 1150° gefördert. Sie sind gasarm und leichtflüssig (niedrige Viskosität). Deshalb bilden sie ruhig und weit fließende Lavaströme (Deckenergüsse). Nach dem Erstarren bilden sie entweder flache, weitflächige Schildvulkane oder, wenn in Spaltensystemen auftretend, weit gespannte Lavadecken. Sie sind effusiv, es kommt also nur Lava heraus.

- grauer Vulkanismus: Die sauren Laven (bis zu 80 % Kieselsäure) treten mit ca. 800° aus. Sie haben eine hohe Viskosität (zähflüssig) und gasreich, bilden daher nur langsam fließende, kurze Strome. es wachsen steilflankige Vulkane. Sie sind explosiv, also ein Wechsel von verfestigtem Lockermaterial (Tuff) und Lava. Eine Sonderform dieses Vulkanismus ist der weiße Bimsstein, der sich beim Erkalten des sauren Magma bildet.

Bei den meisten Vulkanen ist die Aschenförderung deutlich höher als die Lavaförderung. Vulkanische Asche entsteht, indem die aus der Schmelze frei werdenden Gase Lava zerspratzen und mit in die Luft reißen. Bei dieser Luftreise erstarren dann die Lavatröpfchen und - fetzen zu staubartiger Asche. Erbsen- bis walnussgroße Teile heißen Lapilli; noch größere nennt man Bomben. Bei Schichtvulkanen ist häufig der Gipfel durch Explosionen weggesprengt oder durch Nachstürzen nach innen zusammengebrochen (Caldera = Kessel).

Erdbeben:

Erdbeben können mehrere Ursachen haben:

Die seltenen Einsturzbeben treten in Höhlengebieten auf, vulkanische Beben begleiten Vulkanausbrüche und tektonische Beben, die weitaus häufigste und gefährlichste Art, entstehen durch Bewegungen in der Litosphäre. Sie bilden sich immer dann, wenn die stetige Bewegung an einer Verschiebungsfläche durch Verkeilung oder erhöhte Reibung behindert ist, sodass die Spannung dadurch stark ansteigt und ruckartige Erdstöße verursacht. die ausgelösten wellen nehmen ihrer Weg durch die Erdkugel. Den Herd eines Erdbebens nennt man Hypozentrum, die Projektion dessen auf die Erdoberfläche Epizentrum. Auf einer geotektonischen Weltkarte erkennt man, dass Erdbeben sich in bestimmten Schwächezonen (Zusammenhang mit plattentektonischen Vorgängen) häufen.